Energia do carbono às renováveis 3º Ano da Licenciatura em Ciências do Ambiente -1-
Edificios O Vento Fotovoltaicos Energía y estética en la arquitectura A origem do vento está diretamente relacionada com as diferenças de temperatura em diferentes regiões do Globo. As regiões próximas do equador (i.e. a latitudes próximas de 0º) são muito mais aquecidas pelo sol do que todas as restantes zonas do planeta. A figura mostra a distribuição da temperatura do planeta medida pelo satélite NOAA 7 da NASA. Nesta imagem por infravermelho, as regiões mais quentes estão indicadas pelas cores vermelho, laranja e amarelo, enquanto que as mais frias pelas cores verde, azul claro e escuro. -2-
Edificios O Vento Fotovoltaicos Energía y estética en la arquitectura O ar quente, sendo mais leve (menos denso) do que o ar frio, sobe através da atmosfera até a uma altitude de aproximadamente 10 km e em seguida espalha-se para os polos Norte e Sul. A deslocação do ar a partir de regiões próximas do equador (ar mais quente) cria zonas de baixa pressão; por consequência, estas regiões são preenchidas por ar mais frio oriundo dos polos onde existem regiões de altas pressões, devido ao arrefecimento do ar. É esta movimentação de massa de ar que origina o vento. -3-
Edificios A Energia Fotovoltaicos do Vento : Densidade do Ar e Área do Rotor Energía y estética en la arquitectura A energia motriz de um aerogerador advém da sua capacidade em converter a força exercida pelo vento num momento de força (provoca movimento de rotação) que actua sobre as suas pás (lâminas). A quantidade de energia que o vento transfere em cada segundo para o rotor depende diretamente da densidade do ar, da velocidade do vento e da área do rotor (área de giro das lâminas). A figura mostra esquematicamente uma turbina eólica típica (1 MW), onde uma fatia cilíndrica de ar com 1m de espessura está a mover-se através do rotor com um diâmetro de 54 m (área de aproximadamente 2300 m 2 ). -4-
Edificios A Energia Fotovoltaicos do Vento : Densidade do Ar e Área do Rotor Energía y estética en la arquitectura A energia cinética de um corpo depende directamente da sua massa. Por isso, a energia cinética do vento depende directamente da densidade do ar ( ou seja da massa por unidade de volume). Por outras palavras, quanto mais denso for o ar (mais pesado) maior será a energia cinética recebida pela turbina eólica. Por outro lado, a densidade do ar depende da pressão atmosférica e da temperatura do ar que por sua vez dependem da altitude o lugar. Para locais situados a grande altitude (montanhas) a pressão atmosférica é mais baixa e o ar é menos denso. Por exemplo, ao nível do mar (ou seja, altitude nula e pressão atmosférica normal ; 1 atm = 101,325 kpa) a temperatura do ar é de aproximadamente 15ºC e a sua densidade é igual a 1,225 kg/m 3. Deste modo, uma fatia cilíndrica de ar com 1m de espessura que se mova através de um rotor com um diâmetro de 54m tem uma massa, m aproximadamente igual a : m = ρ A e = (1, 225 kg / m 3 ) [(π 54 2 / 4) m 2 ] (1 m) 2,8 ton -5-
Variação da densidade e da pressão do Ar com a altitude -6-
Variação da densidade e da temperatura do Ar com a altitude -7-
Edificios A Energia Fotovoltaicos do Vento : Densidade do Ar e Área do Rotor Energía y estética en la arquitectura A quantidade de energia que o vento transfere em cada segundo para o rotor é designada por potência do vento. A velocidade do vento, v é um parâmetro extremamente importante para determinar a quantidade de energia que uma turbina eólica consegue converter em energia eléctrica. A potência (extraída) do vento, P V que atravessa uma área circular, A é calculada de acordo com a seguinte expressão: P V = 1 2 ρ Av3 P V = 1 2 ρ " $ π D2 # 4 % ' v 3 & onde P V é a potência extraída do vento medida em W (Watt), ρ é a densidade do ar medida em kg/m 3, D representa o diâmetro do rotor medido em m (metros) e v corresponde à velocidade do vento medida em m /s. -8-
Edificios Medição da Fotovoltaicos Velocidade do Vento : Anemómetros Energía y estética en la arquitectura A medida da velocidade do vento é habitualmente efectuada através de um anemómetro de copos, esquematicamente representado na figura. Cata - Vento O anemómetro possui um eixo vertical de rotação e utiliza três ou quatro copos para capturar o vento. Além disso, este aparelho pode ainda incorporar um cata vento que serve para determinar a direcção do vento. Na prática, a velocidade do vento v é calculada a partir da velocidade angular de rotação ω (em RPM). -9-
Edificios Medição da Fotovoltaicos Velocidade do Vento : Anemómetros Energía y estética en la arquitectura Exemplo : Um estudante, munido de um cronómetro, verificou que ao fim de 1 minuto o anemómetro executou 250 rotações. Sabendo que r = 20 cm, calcule a velocidade do vento. v v = ω r ω r 1rotação = 2π rad ; 1 min = 60 s ω = 250 rpm ω = # v = % $ 250 2π 60 250 2π rad / s 60 & rad / s( (0, 2 m) 5, 24 m / s ' -10-
Edificios Medição da Fotovoltaicos Velocidade do Vento : Anemómetros Energía y estética en la arquitectura Na prática, a melhor maneira de se medir a velocidade do vento consiste em colocar o anemómetro no topo de um mastro que tenha uma altura (altura do anemómetro, H a ) igual à altura da turbina eólica H. -11- H a Este procedimento, evita a necessidade de se ter que efectuar um cálculo adicional que consiste em determinar a velocidade média do vento à altura da turbina eólica, V H a partir da velocidade média do vento medida à altura do anemómetro ( v ). Contudo, nem sempre é possível realizar este procedimento, já que turbinas eólicas de grande potência (2 MW) integram torres de elevada dimensão (H = 75 m). Nestas situações, a velocidade média do vento à altura da turbina eólica é calculada de acordo com a seguinte expressão : V H = v! # " H H a $ & % α
Edificios Medição da Fotovoltaicos Velocidade do Vento : Anemómetros Energía y estética en la arquitectura onde α é o denominado expoente de corte do vento ( do inglês : Wind Shear Exponent ). O expoente α está diretamente relacionado com a rugosidade do terreno onde está implantada a turbina eólica. Normalmente, adopta-se para α o valor de 1/7. Para terrenos acidentados ou de elevada turbulência, usa-se o valor de 1/5. Para terrenos relativamente planos usa-se o valor de 11/100. Por outro lado, na eventualidade de se desconhecer a altura do anemómetro, isto é a altura para a qual se avaliou a velocidade média do vento, então deve-se considerar H a = 10 m. Terreno Acidentado -12-
Variação da velocidade do vento com a altura -13-
Edificios Atlas de Vento Fotovoltaicos Europeu Energía y estética en la arquitectura -14-
Edificios A distribuição Fotovoltaicos de Weibull Energía y estética en la arquitectura A descrição da variação da velocidade do vento é um aspecto muito importante para os operadores da indústria eólica. Na verdade, os projetistas de turbinas eólicas precisam de recorrer a esta informação afim de optimizarem o projeto das turbinas e deste modo, conseguirem minimizar os custos de produção de energia eléctrica. Se ao longo do ano efetuarmos medidas da velocidade do vento, rapidamente podemo-nos aperceber que para a maioria dos locais é muito raro detetar a ocorrência de ventos muito fortes (tipo vendaval). Pelo contrário, é muito comum a ocorrência de ventos com velocidade moderada. Para um determinado local, a descrição da variação da velocidade do vento é efectuada através da designada distribuição de Weibull, conforme mostrado na figura. -15-
Edificios A distribuição Fotovoltaicos de Weibull Energía y estética en la arquitectura Quem esteja familiarizado com a estatística facilmente reconhece que este gráfico mostra uma distribuição de densidade de probabilidade. ρ (v) Fator de forma k = 2 ; Velocidade Média = 7 m/s ; Mediana = 6,6 m/s m/s A área abaixo da curva é exatamente igual a 1, já que a probabilidade total de o vento soprar a qualquer velocidade compreendida no intervalo considerado (incluindo zero) deve ser 100%. Note-se que metade da área da curva está concentrada no lado esquerdo da linha vertical a 6,6 m/s. Esta velocidade é denominada por mediana da distribuição. -16-
Edificios A distribuição Fotovoltaicos de Weibull Energía y estética en la arquitectura A mediana significa que em metade do tempo, o vento soprará com uma velocidade inferior a 6,6 m/s, e na outra metade soprará com uma velocidade superior a 6,6 m/s. -17- ρ (v) Fator de forma k = 2 ; Velocidade Média = 7 m/s ; Mediana = 6,6 m/s m/s Na verdade, o valor médio da velocidade do vento corresponde à média das velocidades observadas para um determinado local. Isto não significa que por exemplo, num determinado momento não possamos ter velocidades de 16 m/s ; contudo este valor ocorre muito raramente. Se multiplicarmos cada velocidade do vento, pela probabilidade da ocorrência desse valor particular de velocidade e somarmos tudo, então obtém-se a velocidade média do vento.
Edificios A distribuição Fotovoltaicos de Weibull Energía y estética en la arquitectura Se o fator de forma, k for igual a 2, como acontece para a distribuição mostrada na figura da página anterior, então a distribuição é designada por distribuição de Rayleigh. A função de densidade de probabilidade de Weibull representa a probabilidade -18- ρ(v) de ocorrer ao longo do ano uma determinada velocidade de vento v. Esta função, é calculada de acordo com a seguinte equação:! ρ (v) = k $! v $ # & # & " C % " C % k 1 (! exp v $ * # & )* " C % Esta expressão é válida para k > 1, v 0 e C > 0. Por outro lado, o factor de forma k é designado pelo utilizador. Este factor, é tipicamente escolhido num intervalo de valores entre 1 a 3, onde para a maioria das aplicações, o valor adoptado é 2. Para uma dada velocidade do vento, um factor de forma pequeno indica uma distribuição relativamente larga das velocidades do vento em torno da velocidade média, enquanto que um factor de forma elevado indica o contrário. k + -,-
A distribuição de Weibull Entretanto, C representa o parâmetro de escala que é calculado a partir da seguinte equação : v C = Γ (1+1/ k) Onde v representa a velocidade média do vento medida à altura do anemómetro, ou então, a velocidade média do vento calculada à altura do rotor (determinada a partir da velocidade média do vento medida à altura do anemómetro, conforme a equação da página 11). Por outro lado, Γ representa a função gamma que é calculada conforme a seguinte expressão : Γ (x) = 1 ln 0" # ( 1 t ) $ % x 1 dt onde neste caso : x = (1+1/ k) -19-
Edificios A Função Fotovoltaicos gamma Energía y estética en la arquitectura Por exemplo, a figura mostra a função Γ para o caso em que k = 2. -20-
A distribuição de Weibull A figura mostra a distribuição de Weibull ( caso em que k = 2 ) para diferentes velocidades médias do vento.! ρ (v) = # " k $! v $ & # & C % " C % k 1 (! exp v $ * # & )* " C % k + -,- -21-
Edificios Descrição Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura Diâmetro do Rotor Ligações elétricas subterrâneas (vista frontal) Lâmina do rotor Altura do rotor Fundação (vista lateral) Nascele com embreagem e Gerador Torre Componentes Rotor Embreagem Torre Fundação Lâminas Gerador Tipos Eixo horizontal Mais comun Controles movimentam o rotor contra o vento -22-
Edificios Componentes Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura eixo de rotação (de alta O A controlador eixo unidade de baixa de arrefecimento velocidade da velocidade), electrónico roda a A turbina eólica liga o cubo do aproximadamente A contém torre Nas contém As caixa atuais da lâminas de um turbina um turbinas engrenagens computador ventilador eólica eólicas, suporta que rotor 1500 capturam RPM que faz o é o e nascele vento monitoriza O rotor uma nascele gerador e usado à caixa de velocidades. Numa turbina transferem multiplicação o rotor. contém eléctrico para permite acionar continuamente Geralmente, arrefecer os principais é o o eólica a gerador sua de de energia é gerador velocidades normalmente eléctrico. 1 MW o para rotor o cubo já um Além roda que gerador disso, Controlador Nascele electrónico vantajoso componentes usar uma elétrico. estado O sistema É equipado turbina da torre turbina de rotor. consegue alta, uma hidráulico com eólica eólica, de vez modo Numa é e que incluindo que indução. a velocidade contém disco O turbina cubo o mecânico eixo a Numa caixa uma eólica de rotor alta de turbina vento velocidades, unidade para é rode eólica aumenta de 1 fixado travagem MW cerca e com controla cada ao relativamente usado o para seu mecanismo lento, reativar a cerca os de de lâmina veio de moderna o arrefecimento a 50 gerador distância 19-30 de emergência. vezes a elétrico. potência ao solo. de óleo RPM. baixa rotor mais O veio velocidade mede O rápido O Uma elétrica pessoal que turbina é guinada. travão contém cerca do da utilizado máxima travões Em para caso aerodinâmicos arrefecer avaria, o óleo (por manutenção moderna de 1 tubos da de 27 mecânico que varia pode MW tem turbina de é eixo normalmente entrar uma exemplo, utilizado comprimento baixa torre nascele com 50 a 80 na metros caixa eólica. no caso e é entre para 0,6 o da o sistema hidráulico para projetada de falha velocidade e turbina superaquecimento (corresponde engrenagens. à altura a partir 3,0 megawatts torre eólica da (MW) turbina. de um caixa edifício Algumas de permitir como velocidades com do que a travão asa cerca turbinas os de de travões um ou 17 têm avião. do 27 andares) gerador), aerodinâmico, o controlador também ou quando geradores desliga a aerodinâmicos possam operar automaticamente turbina está arrefecidos a ser reparada a turbina a água Gerador eléctrico As torres podem ser tubulares (tal como as mostradas Unidade nas de figuras) arrefecimento ou torres em treliça. As torres tubulares são mais seguras para os técnicos que efetuam a manutenção das turbinas, já que podem utilizar uma escada interior para alcançar o seu topo. -23-
Edificios Componentes Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura Torres eólicas tubulares 60 80 m 30 m 50 m -24-
Edificios Componentes Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura O tamanho das turbinas eólicas Sistema mecânico de travagem Relação entre a potência e o diâmetro do rotor -25-
Edificios Componentes Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura O gerador eléctrico das turbinas eólicas O gerador da turbina eólica converte a energia mecânica em energia elétrica. Os geradores para turbinas eólicas não são muito comuns, quando comparados com outras unidades geradoras ligadas à rede elétrica. A razão deve-se ao facto do gerador ter de utilizar uma fonte de energia (o rotor da turbina) que fornece energia mecânica muito variável (torque). Frequência variável -26- Rotor
Edificios Componentes Fotovoltaicos da Turbina Eólica Energía y estética en la arquitectura Vista panorâmica de uma fábrica de turbinas eólicas -27-
Análise de uma turbina eólica Edificios Fotovoltaicos Curva de potência Energía y estética en la arquitectura A curva de potência de uma turbina eólica consiste numa representação gráfica da variação da potência eléctrica, P T fornecida pela turbina (quantidade de energia por segundo) com a velocidade do vento. As curvas de potência de uma determinada turbina eólica são fornecidas pelos fabricantes. Na verdade, o procedimento experimental consiste em sujeitar a turbina eólica (ligada electricamente a uma carga exterior conhecida) à acção do vento. Para cada valor da velocidade do vento, o fabricante mede a queda de potencial U e a intensidade da corrente elétrica I que atravessa essa carga externa. A potência P T é igual ao produto da queda de potencial U pela intensidade da corrente elétrica I que atravessa essa carga externa : P T = U I. -28-
Curva de potência de uma turbina eólica A figura mostra a curva de potência de uma turbina eólica (potência nominal = 600 kw) com altura de 50 m e cujo diâmetro do rotor é igual a 43 m ( área de giro 1452,2 m 2 ). Potência ( kw ) Curva de Potência da Turbina Velocidade do vento (m / s) -29-
Factor de Forma da turbina eólica A curva de potência foi obtida através da medição da velocidade do vento utilizando-se um anemómetro colocado à altura de 50 m (ou seja à mesma altura do rotor). A essa altura, a temperatura do ar é de 14,675ºC e a pressão e densidade do ar têm respectivamente os valores de 100,726 kpa e 1,219 kg/m 3. Por outro lado, a velocidade média do vento registada à altura de 50 m foi de 7 m/s. Considerando o fator de forma k = 2 (distribuição de Rayleigh) a função gamma é aquela representada na página 20 e tem o valor Γ 0,886. Deste modo, o parâmetro de escala C tem o seguinte valor : C = v Γ (1+1/ k) = 7, 0 0,886 = 7, 9-30-
Distribuição de Weibull da turbina eólica Para esta turbina eólica, a distribuição de Weibull, calculada através da equação da página 18, está representada na figura seguinte : ρ(v) 0,12 "Distribuição de Weibull (Rayleigh : k=2)" 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Velocidade do vento (m/s) -31-
Função distribuição de Potência -32- Se multiplicarmos a potência da turbina P T (correspondente a cada velocidade do vento) pela probabilidade da ocorrência dessa velocidade (distribuição de Weibull), estaremos a calcular a curva da distribuição de potência da turbina, DP a diferentes velocidades. O mesmo procedimento pode ser efectuado para a potência extraída do vento P V (ou seja, o recurso eólico). A figura da página seguinte compara a distribuição de potência ( por m 2 ) da turbina eólica com a distribuição de potência ( por m 2 ) do vento. Para isso, basta dividir a potência (da turbina e também a do fluxo de vento) pela área de giro do rotor (1452,2 m 2 ). Note-se que a a potência extraída do vento deve ser calculada de acordo com a equação da página 8 : P V = 1 2 ρ Av3 P V = 1 2 ρ " π % $ D2 ' v 3 # 4 &
Função distribuição de Potência " $ (P vento / A giro ) ρ (v) # $ P turbina ρ (v) A giro distribuição de Weibull % ' &' = [( 1 ρ 2 Ar v3 ) ρ (v)] -33-
Função distribuição de Potência A área sob a curva azul corresponde à quantidade de energia por segundo ( Watt ) e por metro quadrado de fluxo de vento que podemos esperar neste local particular. Para este caso (velocidade média de 7 m/s e uma distribuição de Weibull com k = 2), a área sob a curva azul é aproximadamente igual a 400 W/m 2. Note-se que este valor é quase duas vezes superior ao valor que seria obtido se fosse considerado que o vento soprava com uma velocidade sempre constante, e igual à velocidade média do vento que foi considerada (7 m/s). P vento A giro = 1 2 ρ v3 P vento A giro = 0, 5 (1, 219 kg / m 3 ) 7 3 209 W / m 2 A área sob a curva azul diz-nos quanto da energia do vento que pode, teoricamente, ser convertida em energia mecânica (para a turbina, e por consequência em energia eléctrica). A área sob a curva amarela ( 125,7 W/m 2 ) informa-nos sob a quantidade de energia elétrica que a turbina produzirá nesse local particular. -34-
Energia Produzida Bruta Anteriormente foi referido que a curva distribuição de potência da turbina, DP a diferentes velocidades, é obtida a partir da multiplicação da potência da turbina [ correspondente a cada velocidade de vento, P T (v) ] pela probabilidade da ocorrência dessa velocidade ( ρ (v) distribuição de Weibull ) : DP = 25 v=0 P T (v) ρ(v) onde P T (v) é a potência da turbina à velocidade do vento, v e ρ(v) é a função densidade de probabilidade de Weibull ( distribuição de Weibull, calculada à velocidade ) para uma velocidade do vento v. v -35-
Energia Bruta Produzida A curva de energia bruta E B (Wh/ano) produzida pela turbina ao fim de um ano, obtém-se através da multiplicação da distribuição de potência da turbina pelo número total de horas de um ano ( 8760 = 24 365 ), admitindo que a turbina opera sem interrupções (situação ideal) e que não ocorram quaisquer outro tipo de perdas, incluindo aquelas que decorrem da pressão atmosférica e da temperatura do ar do local onde se instala a turbina eólica. E B = 8760 25 v=0 P T (v) ρ(v) A figura da página seguinte mostra a energia bruta produzida anualmente pela turbina eólica que está a ser considerada (ou seja, caracterizada pela curva de potência mostrada na página 29). -36-
Energia Bruta Produzida E B = 8760 25 v=0 P T (v) ρ(v) O somatório de todos os postos da curva é aproximadamente igual a E B = 1599,1 MWh/ano. -37-
Energia Bruta Corrigida Afim de se contemplar o efeito da pressão atmosférica e da temperatura do ar onde se situa a turbina eólica, o valor da energia bruta deve ser corrigido através da multiplicação de coeficientes de ajuste. Deste modo, a energia bruta corrigida E B,C (Wh/ano) tendo em consideração o efeito da pressão e temperatura, é obtida através da seguinte expressão : E B,C = E B C P C T onde C P e C T são, respectivamente, os coeficientes de ajuste de pressão e temperatura. C P e C T são calculados de acordo com as seguintes equações : -38-
Energia Bruta Corrigida! # # " # # $ # C P = P P 0 C T = T 0 T onde P representa a pressão atmosférica média anual do local onde está instalada a turbina (i.e. a altura onde se mede a velocidade do vento), P 0 é a pressão atmosférica padrão (1atm = 101,325 kpa), T é a temperatura absoluta (em grau Kelvin) média anual do local e T 0 é a temperatura absoluta padrão ( i.e, ao nível do mar > altura = 0 m ), e cujo valor é igual a 288,15 K ( = 15ºC). Deste modo, a energia bruta corrigida E B,C (Wh/ano) pode ser reescrita de acordo com a seguinte expressão : -39- E B,C = E B! # " P P 0 $! & T $ 0 # & % " T %
Energia Bruta Corrigida Para a turbina eólica que tem vindo a ser considerada, o anemómetro (medidor da velocidade do vento) foi colocado à altura de 50 m (ou seja à mesma altura do rotor). A essa altura, a temperatura e a pressão do ar têm respectivamente os valores de 14,675ºC e 100,726 kpa. Por isso, a energia bruta corrigida E B,C (MWh/ano) tem o seguinte valor : "(100, 726 kpa) % " (15+ 273,15) K % E B,C = (1599,1 MWh / ano) $ ' $ ' # (101, 325 kpa) & #(14, 675+ 273,15) K & ( E B,C = (1599,1 MWh / ano) (0, 9941) 288,15 + * - 1591, 46 MWh / ano ) 287,825, -40-
Energia Líquida Produzida A energia líquida produzida, E L representa a energia efetivamente produzida pela turbina eólica, na medida em que para além de levar em consideração o efeito da temperatura e da pressão atmosférica no local, contempla ainda um conjunto de outras perdas. E L = E B,C ( 1 λ a ) ( 1 λ i, s ) ( 1 λ d ) ( 1 λ m ) onde λ a é o coeficiente de perdas do sistema (array losses), λ i,s é o coeficiente de perdas devido à formação de gelo e acumulação de sujidade na superfície do rotor (icing and airfoil soiling losses), λ d é o coeficiente de perdas devido aos tempos de paragem (downtime losses) e λ m representa um coeficiente de perdas diversas (miscellaneous losses). -41-
Energia Líquida Produzida Para a turbina eólica que tem vindo a ser estudada admitamos que os coeficientes de perdas são aqueles que constam na tabela seguinte. Coeficiente de Perda λ a (%) λ i,s (%) λ d (%) λ m (%) 1 0 1 0,1 Para este cenário, a energia líquida produzida E L (MWh/ano) tem o seguinte valor : E L = (1591, 46 MWh / ano) $% ( 1 0, 01) ( 1 0) ( 1 0, 01) ( 1 0, 001) & ' E L = (1591, 46 MWh / ano) 0, 979 1558, 04 MWh / ano -42-
Fator de Carga Outra forma de interpretar a produção anual de energia de uma turbina eólica é através do denominado fator de carga da turbina FC, referente ao local onde está instalada. Define-se por fator de carga de uma turbina eólica, o quociente entre a produção de energia líquida anual E L e a energia que a turbina teoricamente produziria se operasse constantemente com a sua potência nominal P N (máxima), durante as 8760 horas do ano. A turbina eólica que tem vindo a ser estudada tem uma potência nominal P N = 600 kw. Para este caso, o fator de carga da turbina eólica tem o seguinte valor : FC = E L = 1558, 04 103 kwh / ano 8760 P N (8760 h) (600 kw ) 0, 296 = 29, 6% Nas situações correntes, o fator de carga varia entre os 25% 35%. -43-
Coeficiente de Potência Uma maneira de avaliar a eficiência mecânica de uma turbina eólica é através do denominado coeficiente de potência, CP. O coeficiente de potência avalia a eficiência técnica de uma turbina em conseguir aproveitar a energia do vento e transformá-la em energia mecânica (rotação das lâminas). O coeficiente de potência é obtido, para cada valor da velocidade do vento, através do quociente entre a potência da turbina P T (energia/segundo) e a potência do vento P V (energia/ segundo). A tabela apresentada na página seguinte mostra os valores do coeficiente de potência calculados a diferentes velocidade do vento. -44-
Coeficiente de Potência -45-
Coeficiente de Potência A figura corresponde à representação gráfica da evolução do coeficiente de potência para diferentes valores de velocidade do vento. Observa-se que a eficiência mecânica máxima da turbina (43,2%) ocorre para uma velocidade do vento igual a 8 m/s. A baixas velocidades de vento, a eficiência não é tão importante, porque não há muita energia para capturar do vento. -46-
Endereço electrónico a visitar : http://www.motiva.fi/myllarin_tuulivoima/windpower %20web/en/tour/wres/guidep.htm O Exemplo de cálculo anteriormente analisado refere-se à turbina eólica : Danish wind turbine -47-